航空发动机涡轮航空机械载荷耦合响应分析研究.pdf

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1、科技论坛·95·航空发动机涡轮航空机械载荷耦合响应分析研究于冠龙卫传凯（海军驻沈阳地区航空军事代表室，辽宁沈阳110000）摘要：针对航空发动机涡轮航空机械载荷的耦合作用进行分析的过程中，还具有一定的难度，目前针对航空发动机涡轮航空机械载荷耦合响应分析的研究论文相对较少，这就使得航空机械载荷耦合的作用无法得到有效的发挥，从而严重影响到航空发动机涡轮的运行质量。本文就主要针对航空发动机涡轮航空机械载荷耦合响应进行了简要的分析和研究，仅供同行交流和借鉴。关键词：航空机械；发动机涡轮；载荷耦合相应航空发动机涡轮在运行的过程中，主要

2、受到来自温度载荷以及而要想能够对热力边界进行确定，就需要在对热力边界条件进行处离心载荷的影响，这就使得航空发动机涡轮的结构研究难度进一步理的过程中，忽略冷气在引气管中所产生的温度变化，同时要将轮提升。为了能够有效的研究出航空发动机涡轮的结构构成，同时能缘温度控制在常温上，另外，还需要对冷气进行对流换热处理，分段够有效的计算出航空机械载荷耦合的响应系数，就需要采取有限元对轮盘的进行压力的施加，只有做好以上处理，才能够有效的保障分析法来计算出航空机械载荷耦合作用下的响应系数。本文将某高热力边界确定的有效性。压涡轮作为研究的对象，

3、通过对该高压涡轮的研究，来得出航空机2.2.3荷载的确定。在对荷载进行确定的时候，需要依据航空发械载荷耦合作用下的响应。动机具体的运行运行情况来进行涡轮载荷的计算，事先要确定发动1高压涡轮航空机械的边界条件概述机的转速值，在已知转速的基础上，对轮盘外缘的温度载荷进行分对于某型航空发动机高压涡轮盘，它由盘体和封严盘两部分组析和确定。成。根据其结构特点及换热机理，将轮盘简化为自由盘和旋转盘腔2.3计算结果和分析两种模型，即将涡轮盘从前后安装边以下取为自由盘，而以上部分通过对机械载荷耦合作用下响应进行分析，可以了解到，温度取为旋转

4、盘腔，同时在轮盘外缘处考虑接触热阻，盘两侧考虑冷却的响应相较于转速的响应来说，具有一定的滞后性。因此，对于机械空气沿盘面流程的温升。载荷耦合作用下的响应分析可以采用有限元分析法来进行，而有限2应力场的计算元分析法中也具有多种不同的方法，其中最适用于载荷耦合响应分应力场的计算，主要采用的方法为航空机械耦合法，这种方法析的为有限元瞬态分析法。这种分析方法的历时时间为1145s，而分的应用可以有效的计算出在航空机械载荷耦合作用下，应力场的具析结果则主要体现在最后一个状态上。体系数。而在计算的过程中，可以根据热力条件来对温度载荷进行

5、就有限元分析法可以了解到，航空发电机涡轮的最大应力主要分析和处理，在对温度载荷进行处理的过程中，需要先对冷空气的集中在涡轮盘的涡轮的中心位置，在该位置应力值最大可达到温度以及燃气温度等具体数值进行确定，在确定好相关的热力系数1050MPa，而就其运转中所产生的温度的平均值来说，则平均温度之后，将其作为计算的条件，通过该条件来实现对耦合结构荷载的会在300℃左右。航空发动机涡轮所采用的材料主要为镍基高温合计算和求解，最后，再利用相关的耦合结构单元对航空发动机涡轮金材料，这种材料具有较高的抗高温性，同时还具有较高的强度，能的应力

6、场进行具体的计算。在计算时，所采用的计算方法可以是直够承受涡轮运转时所产生的高温以及应力，涡轮运转过程中，所产接耦合场分析法，利用这种方法可以准确的计算出应力场。在计算生的最大值在材料可承受的范围之内，最大应力值可达到涡轮可承阶段中，需要对温度和位移自由度的耦合场单元进行构造上的分受的极限，在极限范围内，涡轮的中心处，是处于一种塑性的状态，析，并建立相应的模型，依据热力条件，实现叠加式的温度计算和位因此，在对涡轮中心位置的应力场进行分析时，可以采用弹塑性应移求解，这样可以使得航空机械的载荷耦合响应分析结果更加的符力场分析法，

7、但是这种分析方法相较于其他的分析方法来说，具有合实际。保守性的特点。2.1涡轮航空机械有限元模型的建立3有限元分析方法的应用在对航空发动机涡轮航空机械进行机械载荷耦合响应分析时，本文对航空发动机涡轮盘的热力边界条件进行了分析和简化，可以采用有限元分析法，建立有限元模型，利用该模型，将叶片榫头计算了涡轮盘的换热系数，并用所获得的换热系数，进行了该涡轮与涡轮轮盘的榫头相连接，在两者结合的过程中，也需要将严盘以盘的机械载荷耦合响应的有限元分析。该方法也适用于其它涡轮盘及前后档板加入到连接中，在模型建立的时候，可以忽略涡轮上的的热力

8、边界条件分析；这里采用有限元瞬态分析方法，采用第三类通气孔，这样可以做到建立一个简易的模型，并且模型的样式为对热力边界条件来处理温度载荷，利用机械耦合算法，机械载荷，计算称式。分析了涡轮盘在机械载荷耦合作用下的稳态响应，同时该方法也可2.2边界条件和载荷的确定得到瞬态下的温度场和应力场结果